Краткие теоретические сведения. Замкнутая электрическая цепь представляет собой совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока

Замкнутая электрическая цепь представляет собой совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока. Электрическая цепь состоит из отдельных элементов, которые делят на 3 группы. Первая группа это элементы для выработки электроэнергии (источники питания). Вторая группа — элементы, преобразующие электроэнергию в другие виды энергии (электроприемники). В третью группу входят элементы для передачи электроэнергии от источника питания к электроприемнику (провода, устройства, обеспечивающие уровень и качество напряжения, и др.). Источник питания представляет собой внутренний участок цепи, вся остальная часть цепи внешний участок.

Чтобы электрический ток проходил по цепи продолжительное время, нужно непрерывно поддерживать разность потенциалов на полюсах источника напряжения, к которому присоединена электрическая цепь. Внутри источника электрической энергии действует сила, которая должна непрерывно поддерживать ток в цепи. Причина, которая устанавливает и поддерживает разность потенциалов на зажимах источника, вызывает ток в цепи, преодолевая ее внешнее и внутреннее сопротивления, называется электродвижущей силой (сокращенно э. д. с.) и обозначается буквой е (измеряется в вольтах). Электрическое напряжение на разомкнутых зажимах источника питания равно его Э.Д.С.

 

Uab = fa – fb = e

 

В электрическом генераторе Г, к которому присоединён приёмник П, под

 

действием сил электромагнитной индукции непрерывно происходит разделение электрических зарядов. При этом работа, совершаемая этими силами при перемещении заряда q в полученной замкнутой цепи, или, как говорят, выработанная энергия, определяется по формуле:

 

Aг = еq

Учитывая, что q = It, получаем:

Aг = еIt

 

По закону сохранения энергии, электрическая энергия, выработанная генератором за время t, в течение того же времени преобразуется в другие виды энергии во всех участках цепи (во внешнем - приёмнике П и во внутреннем - самом генераторе Г).Напряжение U на зажимах АБ приёмника равно напряжению на тех же зажимах генератора, тогда энергия, затраченная во внешнем участке цепи:

 

A = Uq = UIt

 

 

Вторая часть энергии затрачивается (теряется) внутри самого генератора на его нагревание:

Aв = Аг – А = (е – U)It=UвIt

 

Разность Э.Д.С. е генератора и напряжения U на его зажимах называется внутренним падением напряжения.

 

Uв = е – U

 

или

е = U + Uв

 

Таким образом, Э.Д.С. генератора равна сумме напряжения на его зажимах и внутреннего падения напряжения в нём.

 

Внутреннее падение напряжения увеличивается с ростом тока в цепи.

 

Uв = RвI,

где Rв внутреннее сопротивление генератора.

 

Если цепь разомкнута, т.е. генератор работает без нагрузки, вхолостую, то ток в цепи отсутствует, и потерь энергии на нагрев генератора нет. Поэтому внутреннее падение напряжения Uв = 0, и Э.Д.С. е = U. Т.е. Э.Д.С. генератора можно измерить при его работе вхолостую.